PENGARUH WAKTU DAN BERAT KATALIS TERHADAP PRODUKSI

BIODIESEL DARI MINYAK JELANTAH DENGAN PROSES

MICROWAVE ASSISTED TRANSESTERIFICATION

Dibuat Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Strata I

Program Studi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Palembang

Oleh :

NABILA RIZKI AMALIA

122017016

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PALEMBANG

2021

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

MOTTO:

(Sesungguhnya Kami telah menempatkan kamu sekalian) hai anak-anak

Adam (di muka bumi dan Kami adakah bagimu dimuka bumi itu sumber-

sumber penghidupan) dengam memakai huruf ya, yaknii saran-saran untuk

kamu bisa hidup. Ma’ayisy jamak dari kata ma’isyah (amat sedikit) untuk

mengukuhkan keminiman (kamu bersyukur) terhadap kesemuanya itu(QS.

Al-A’araf:07)

viii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah Puji syukur kepada Allah subhanahu wa ta’ala karena izin

dan segala rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir penelitian

“Pengaruh Waktu dan Berat Katalis Terhadap Produksi Biodiesel Dari Minyak

Jelantah Dengan Proses Microwave Assisted Transesterification”. Tugas akhir

penelitian ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I

Program Studi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Palembang. Penulis

menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah mendukung,

mendoakan, dan memberikan bantuan selama pengerjaan tugas akhir penelitian

ini, yaitu :

1. Bapak Dr. Ir. Kgs Ahmad Roni, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Palembang.

2. Ibu Ir. Erna Yuliwati, M.T.,Ph.D. selaku Ketua Program Studi Teknik

Kimia Universitas Muhammadiyah Palembang.

3. Ibu Dr. Mardwita, S.T., M.T. selaku dosen Pembimbing I yang telah

memberikan ilmu, bantuan, saran dan motivasi.

4. Ibu Dr. Ir. Eka Sri Yusmartini, M.T. Selaku Dosen Pembimbing II yang

telah memberikan ilmu, bantuan, saran dan motivasi.

5. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia Universitas

Muhammadiyah Palembang.

6. Ibu Ir. Ani Melani, M.T. selaku pembimbing akademik saya yang selalu

memberikan motivasi dan semangat untuk saya.

7. Orang tua tercinta terkasih Syafrizal, S.Sos. dan Marnita yang tak henti-

hentinya memberikan doa dan motivasi untuk saya.

8. Abang dan adikku tercinta Harry Ramadhana, S.E. dan Asyraf Azizi.

Palembang, 27 Agustus 2021

Nabila Rizki Amalia

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN......................................................................i

HALAMAN PERNYATAAN...................................................................ii

KATA PENGANTAR...............................................................................iii

DAFTAR ISI..............................................................................................iv

DAFTAR TABEL.....................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR................................................................................vii

BAB I PENDAHULUAN...........................................................................1

1.1 Latar Belakang..............................................................................1

1.2 Tujuan Penelitian..........................................................................3

1.3 Rumusan Masalah.........................................................................3

1.4 Ruang Lingkup Penelitian.............................................................3

1.5 Manfaat Penelitian........................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................5

2.1. Minyak Nabati.............................................................................5

2.2. Minyak Bekas Penggorengan(Waste Cooking Oil).....................5

2.3. Biodiesel......................................................................................7

2.4. Standar Mutu Biodiesel...............................................................7

2.5. Teknik Pembuatan Biodiesel.......................................................8

2.6. Katalis..........................................................................................9

2.6.1. Katalis Basa..........................................................................10

2.6.1.1. Natrium Hidroksida.........................................................11

2.6.1.1.1. Sifat Fisik NaOH.......................................................12

2.6.1.1.2. Sifat Kimia NaOH.....................................................12

2.6.2. Katalis Asam........................................................................12

2.6.2.1. Asam Sulfat...................................................................13

2.7. Analisa Bahan Baku dan Produk...............................................13

2.7.1. Analisa Bahan Baku.............................................................13

2.7.1.1. Densitas (Massa Jenis)....................................................13

2.7.1.2. Viskositas Kinematik......................................................13

2.7.1.3. Angka Asam....................................................................13

2.8. Analisa Produk Biodiesel...........................................................14

2.8.1. Kromatografi Gas-Spektroskopis Massa..............................14

2.8.2. Viskositas Kinematik............................................................14

2.8.3. Densitas................................................................................15

2.9. Penelitian Terdahulu..................................................................15

BAB III METODE PENELITIAN.........................................................16

3.1. Waktu dan Tempat.....................................................................16

3.2. Alat dan Bahan..........................................................................16

3.2.1. Alat yang Digunakan............................................................16

3.2.2. Bahan yang Digunakan.........................................................16

3.3. Prosedur Penelitian....................................................................16

3.3.1. Tahap Penelitian...................................................................16

3.3.1.1. Perlakuan Pendahuluan Penelitian..................................16

3.3.1.2. Tahap Esterifikasi............................................................17

3.3.1.3. Tahap Transesterifikasi dan Pemisahan..........................17

3.4. Tahap Analisa Hasil...................................................................18

x

3.4.1. Yield Biodiesel.....................................................................18

3.4.2. Penetuan Densitas Biodiesel Menggunakan

Piknometer............................................................................19

3.4.3. Penetuan Densitas Biodiesel Menggunakan Viscometer

Ostwald.................................................................................19

3.5. Diagram Alir Penelitian.............................................................20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN..................................................21

4.1. Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Yield

Biodiesel....................................................................................22

4.2. Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhdap Densitas

Biodiesel....................................................................................24

4.3. Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhdap Viskositas

Biodiesel....................................................................................25

4.4. Analisa GC-MS Kandungan Metil Ester...................................26

4.4.1. Analisa GC-MS Sampel ke 5...............................................27

4.4.2. Analisa GC-MS Sampel ke 10.............................................27

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...................................................32

5.1. Kesimpulan................................................................................32

5.2. Saran..........................................................................................33

DAFTAR PUSTAKA...............................................................................34

LAMPIRAN I...........................................................................................36

LAMPIRAN II..........................................................................................39

LAMPIRAN III........................................................................................42

LAMPIRAN IV........................................................................................52

LAMPIRAN V..........................................................................................56

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Jelantah..................................6

Tabel 2.2 Persyaratan Kualitas Biodiesel Menurut SNI

7182:2015....................................................................................7

Tabel 2.3 Perbandingan Katalis Homogen dan Heterogen........................10

Tabel 2.4 Sifat Asam Sulfat.......................................................................13

Tabel 4.1 Kandungan Fisik Minyak Jelantah Penelitian............................21

Tabel 4.2 Hasil Analisa Akhir Biodiesel....................................................22

Tabel 4.3 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Yield

Biodiesel....................................................................................22

Tabel 4.4 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Densitas

Biodiesel....................................................................................24

Tabel 4.5 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Viskositas

Biodiesel....................................................................................25

Tabel 4.6 Kandungan Metil Ester Hasil Analisis GC-MS.........................27

Tabel 4.7 Kandungan Metil Ester Hasil Analisis GC-MS.........................29

Tabel 4.8 Kandungan Metil Ester Hasil Analisis GC-MS Dari Dua

Sampel.......................................................................................32

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Gambar Rangkaian Proses Tranesterification Pada

Microwave............................................................................18

Gambar 4.1 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Yield

Biodiesel................................................................................23

Gambar 4.2 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Densitas

Biodiesel................................................................................24

Gambar 4.3 Pengaruh Waktu dan Jumlah Katalis Terhadap Viskositas

Biodiesel................................................................................25

Gambar 4.4 Kromatogram Kandungan Metil Ester...................................27

Gambar 4.5 Kromatogram Kandungan Metil Ester...................................29

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Cadangan minyak bumi yang dihasilkan oleh Indonesia semakin

sedikit sedangkan kebutuhan akan minyak bumi semakin meningkat disertai

dengan makin meningkatnya penggunaan kendaraan bermotor dan

peningkatan jumlah penduduk di Indonesia. Dengan bertambah nya jumlah

kendaraan bermotor dan jumlah penduduk di Indonesia maka kebutuhan

bahan bakar juga meningkat yang berdampak pada berkurangnya persediaan

bahan bakar fosil atau minyak bumi. Oleh sebab itu diperlukan

pengembangan bahan bakar alternatif salah satunya biodiesel.

Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati maupun hewani

yang dapat beroperasi pada mesin diesel yang di proses melalui

transesterifikasi suatu alkohol. Biodiesel dikenal sebagai bahan bakar yang

ramah lingkungan serta memiliki harga yang terjangaku di masyarakat.

Minyak yang biasa digunakan untuk membuat biodiesel ialah minyak

kedelai, minyak kelapa, atau minyak kelapa sawit. Sementara itu, ada

alternatif lain dari bahan limbah yang dapat berperan sama dengan minyak-

minyak tersebut, yaitu minyak jelantah (Nuraeni, dkk., 2019).

Minyak jelantah adalah minyak bekas penggorengan yang sudah

digunakan beberapa kali. Pembuatan biodiesel dari minyak jelantah

dipengaruhi oleh peningkatan kadar asam lemak bebas hasil oksidasi dari

minyak jelantah pada saat penggorengan berulang-ulang. Meningkatnya

kadar asam lemak bebas pada minyak jelantah akan menganggu proses

transesterifikasi. Kadar asam lemak bebas yang di zinkan untuk proses

transesterifikasi adalah kurang dari 2% maka dari itu perlu dilakukan proses

esterifikasi terlebih dahulu untuk menurunkan kadar asam lemak bebas

minyak jelantah.

2

Transesterifikasi merupakan reaksi antara trigiliserida dari minyak

nabati dengan memanfaatkan metanol dan katalis basa. Pada umumnya jenis

alkohol yang sering digunakan dalam reaksi transesterifikasi adalah metil

alkohol atau metanol. Produk utama yang dihasilkan ialah metil ester atau

biodiesel, dengan produk sampingnya adalah gliserol. Reaksi

transesterifikasi yang menggunakan katalis basa dapat terbentuknya sabun.

Sabun yang terbentuk pada proses produksi biodiesel menyebabkan kesulitan

dalam proses pemisahan dan pemurnian bidoesel. Maka dari itu dilakukan

reaksi esterifikasi terlebih dahulu.

Esterifikasi merupakan suatu reaksi antara asam lemak dengan

alkohol dengan bantuan katalis asam untuk menghasilkan ester. Esterifikasi

menggunakan katalis asam dapat mengkonversi FFA menjadi ester alkil.

Reaksi esterifikasi pada proses pembuatan biodiesel secara dua tahap

(esterifkasi dan transesterifkasi) dapat meningkatkan produksi biodiesel dan

mempengaruhi karakteristik biodiesel yang dihasilkan (Aulia, 2015).

Reaksi esterifikasi dan transesterifikasi pada umumnya dilakukan

dengan pemanasan secara konvensional, energi panas dipindahkan ke bahan

baku melalui konveksi konduksi dan radiasi dari bagian permukaan bahan

baku. Maka dari itu tentunya waktu yang dibutuhkan untuk pemanasan juga

semakin lama. Metode baru yang digunakan saat ini ialah pemanasan

menggunakan microwave. Pemanasan dengan gelombang mikro memiliki

karaskteristik yang berbeda dengan pemanasan konvensional, karena panas

dibangkitkan secara internal akibat adanya getaran molekul-molekul bahan

yang akan dipanaskan oleh gelombang mikro. Radiasi microwave dapat

meningkatkan kecepatan reaksi esterifikasi dan transesterifikasi, sehinggga

panas yang dihasilkan lebih efektif dari pada pemanasan konvensional.

Dari pernyataan di atas, maka dalam penelitian ini pembuatan

biodiesel dari minyak jelantah yang merupakan suatu limbah, yang kemudian

dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif mesin diesel dengan

mengguanakan reaksi esterifikasi dan transestreifikasi dengan

memenafaatkan gelombang mikro.

3

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini sebagai berikut :

1. Bagaimana proses pembuatan biodiesel dengan proses microwave-

assisted transesterification ?

2. Bagaimana pengaruh waktu dan jumlah katalis terhadap yield, densitas,

dan viskositas biodiesel yang dihasilkan berdasarkan SNI 7182:2015 ?

3. Bagaimana kualitas produk biodiesel yang dihasikan dengan uji Gas

Kromatografi Spektrometri Masa (GC-MS) ?

1.3.Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah diatas yang menjadi tujuan dilakukan

penelitian ini adalah :

1. Menganalisis dan mempelajari proses pembuatan biodiesel

menggunakan Proses Microwave-assisted transesterification.

2. Mengetahui pengaruh variasi waktu dan jumlah katalis terhadap yield

densitas dan viskositas kinematik biodiesel yang dihasilkan berdasarkan

SNI 7182:2015.

3. Menganalisis kualitas biodiesel yang dihasilkan dengan menggunakan alat

GC-MS.

1.4. Ruang Lingkup Penelitian

Adapun ruang lingkup penelitian disini diperlakukan agar persoalan lebih

terpusat dan terarah. Dalam hal ini, batasan-batasan yang diambil adalah sebagai

berikut

1. Microwave yang digunakan dalam penelitian ini yaitu jenis microwave

yang mampu dimaksimalkan hingga daya 1000 watt.

2. Metode pengolahan dan analisa data dalam penelitian ini akan

menggunakan analisis piknometer, viscometer ostwald di Laboratorium

Kimia Program Studi Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah

Palembang dan uji Gas Kromatografi Spektrometri Massa di

Laboratorium FMIPA Universitas Negeri Sriwijaya.

4

3. Mengetahui apakah karakterisitik produk biodiesel yang dihasilkan

sesuai dengan standar SNI 7182:2015

1.5. Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi positif bagi

ilmu pengetahuan, teknologi dan juga bagi masyarakat. Adapun manfaat bagi

ilmu pengetahuan dan teknologi ialah mempelajari pengaruh variasi waktu dan

katalis terhadap kualitas biodiesel yang dihasilkan dengan memanfaatkan

gelombang mikro. Sedangkan manfaat penelitian ini bagi masyarakat adalah

mengolah bahan bakar alternatif dari limbah minyak bekas penggorengan

sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar fosil.

36

DAFTAR PUSTAKA

Anapuja dkk. 2018. Pengaruh Berat Katalis La/ZnO dan Waktu Reaksi terhadap

Pembuatan Biodiesel dari Crude Palm Oil. Jurusan Teknik Kimia

Universitas Riau. Vol 5 Edisi 2.

Fatmawati dkk.2016. Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa Menggunakan

Microwave : Penggunaan Katalis KOH dengan Konsentrasi Rendah.

Teknik Kimia ITS.Vol:10 225-227.

Muderawan dan Daiwataningsih. 2016. Pembuatan Biodesel dari Minyak

Nyamplung (Calophyllum Inophylum L,) dan Analisis Metil Esternya

dengan GC-MS. Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas MIPA Universitas

Pendidikan Ganesha.

Prayanto dkk. 2016. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Katalis

NaOH Menggunakan Gelombang Mikro (Microwave) Secara Kontinyu.

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Inatitut Teknologi

Sepuluh Nopember. Vol 5 No.1.

Norissa, Agustian dan Suwandi. 2018. Pengaruh Amplitudo Pada Pembuatan

Biodiesel Berbahan Dasar Minyak Jelantah Mneggunakan Ultrasonik.

Prodi S1 Teknik Fisika Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom.

Midiyarti dkk. 2016. Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas

Dengan Katalis Heterogen CaO Dari Cangkang Kerang Darah(Andara

Granosa). Laboratorium Riset Sains Material Jurusan FMIPA

Universitas Riau. Vol 7 No.1.

Anisah, Suwandi dan Agustian. 2018. Pengaruh Waktu Tranesterifikasi Terhadap

Konversi Minyak Jelantah Menjadi Biodiesel. Prodi S1 Teknik Fisika

Fakultas Teknik Elektro Universitas Telkom. Vol 5 No.1.

Kartika dan Widyaningsih. 2012. Konsentrasi Katalis dan Suhu Optimum pada

Reaksi Esterifikasi Menggunakan Katalis Zeolit Alam Aktif (ZAH) dalam

Pembuatan Biodiesel dari Minyak jelantah. Jurusan Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Fakultas Sains dan Teknik. Universitas Jendral

Soedirman:Purwokerto.

Sriatun dkk. 2015. Pemanfaatan Katalis Silika Alumina Dari Bagasse pada

Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Goreng Sisa Pakai. Jurusan Kimia

Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro:Semarang.

Malia dkk. 2016. Pengaruh Rasio Molar Minyak Jelantah Dengan Metanol dan

Suhu Reaksi Dalam Reaksi Tranesterifikasi Terkatalis CaO/Zeolit Alam

Terhadap Yield Biodiesel. Jurusan Kimia FMIPA Universitas

Udayana:Bali.

35

Putri. 2018. Analisis Pengaruh Penambahan Metil Ester Dari Minyak Jelantah

Kedalam Solar Untuk Mneingkatakan Kualitas Bahan Bakar Biodiesel.

Jurusan Kimia Fakultas MIPA.Universitas Negeri Sriwijaya:Palembang.

Solikhak, Pratiwi dan Diaztuti. 2015. Penentuan Mtode Analisis Komposisi Asam

Lemak dan Metil Ester pada Biodiesel dengan GC-MS Tanpa Metilasi.

Balai Rekayasa Desain dan Sistem Teknologi Badan Pengkajian dan

Penerapan Teknologi.

Adhani dkk. 2016. Pembuatan Biodiesel dengan Cara Adsorpsi dan

Tranesterfikasi dari Minyak Goreng Bekas. Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Bayangkara:Jakarta Selatan.

Sharmila dan Rebecca. 2012. GC-MS Analysis of Fatty Acid Present in Biodiesel

Produce From Cladophora Vagabunda. Departement of Industrial

Biotechnology Bharath University:India.

Majid, Prasetyo dan Danarto. 2012. Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Jelantah

Dengan Menggunakan Radiasi Gelombang Mikro. Jurusan Teknik Kimia

Faklutas Teknik Universitas Sebelas Maret:Surakarta.